眾城卓越變槳伺服系統(tǒng),風(fēng)機(jī)技術(shù)的核心

時(shí)間:2021-09-29

來(lái)源:深圳眾城卓越科技有限公司

導(dǎo)語(yǔ):眾所周知,風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中與安全最相關(guān)的就是變槳系統(tǒng),而變槳系統(tǒng)的核心就是變槳驅(qū)動(dòng)器。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,使用伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片的槳距角,也就是我們常聽到的“伺服變槳”,已經(jīng)是目前行業(yè)內(nèi)一種非常普遍的做法了。

眾城卓越風(fēng)電

眾城卓越風(fēng)電

  首先,既然風(fēng)電變槳是在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片的槳距角,那么,伺服驅(qū)動(dòng)器在變槳應(yīng)用中所起到的作用,就和它在很多其他行業(yè)一樣,也是為動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)的位置控制提供有效的動(dòng)力輸出。相應(yīng)的,其在系統(tǒng)架構(gòu)中所處的位置,自然也就是屬于面向應(yīng)用對(duì)象實(shí)體的傳動(dòng)設(shè)備層級(jí),上位與控制器相連,輸入側(cè)接動(dòng)力電源,輸出側(cè)通過(guò)交流伺服電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)槳葉的旋轉(zhuǎn)。

  不過(guò),考慮到變槳系統(tǒng)自身所處的嚴(yán)苛、惡劣的應(yīng)用環(huán)境,極其復(fù)雜、特殊的運(yùn)行工況,它所使用的伺服產(chǎn)品與一般自動(dòng)化系統(tǒng)中的伺服產(chǎn)品相比,還是有諸多方面的不同之處的。

  1、應(yīng)用環(huán)境。

  我們知道,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常都是運(yùn)行在偏遠(yuǎn)開闊的平原、高原、沿海和近海大陸架上的,這些地方極為復(fù)雜嚴(yán)苛的地理氣候條件,如:高海拔、多風(fēng)沙、高溫、低溫、高濕度、鹽霧、腐蝕…等等,都是風(fēng)電變槳系統(tǒng)中的伺服產(chǎn)品必須先要克服和適應(yīng)的。尤其是較大的環(huán)境濕度和晝夜溫差,可能使槳葉在表面上產(chǎn)生凝露,它們會(huì)隨著風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)倒灌到葉根和輪轂里面,再加上輪轂內(nèi)電氣柜上凝結(jié)的露水,和輪轂旋轉(zhuǎn)需要使用的潤(rùn)滑油劑,這些都會(huì)對(duì)其中的伺服產(chǎn)品造成侵蝕和污染。

  因此,風(fēng)電變槳系統(tǒng)中使用的伺服產(chǎn)品,無(wú)論是驅(qū)動(dòng)還是電機(jī),它們都需要具備適應(yīng)極端惡劣工作環(huán)境的能力,例如:

  運(yùn)行環(huán)境溫度可低至 -30°C、高溫至 +60°C 甚至更高;能夠在海拔高達(dá) 3000 甚至 4000 米的工作環(huán)境中運(yùn)行(需適當(dāng)降容使用);可抵御鹽、霧、清潔劑、液壓油、潤(rùn)滑劑…等污染物的侵蝕;伺服電機(jī)應(yīng)具備 IP65 以上的防護(hù)等級(jí),并標(biāo)配油封,使用防護(hù)等級(jí)較高的線纜連接器;防護(hù)等級(jí)較低( IP20 )的伺服驅(qū)動(dòng)器可采用冷板穿墻的方式進(jìn)行安裝,以便在對(duì)其進(jìn)行密閉(無(wú)風(fēng)扇)封裝保護(hù)時(shí),兼顧冷卻散熱特性;

  變槳應(yīng)用另一個(gè)重要的環(huán)境特點(diǎn),就是其各類機(jī)電組件都是安裝在幾十米高的輪轂內(nèi)的,且在工作時(shí)需要和風(fēng)輪一同旋轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō),輪轂會(huì)以每分鐘十幾轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動(dòng),加上風(fēng)機(jī)塔筒受到的風(fēng)力氣流影響產(chǎn)生的震動(dòng),這要求變槳系統(tǒng)能夠在一個(gè)持續(xù)振動(dòng)的工作環(huán)境中長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。因此,應(yīng)用于風(fēng)電變槳的伺服產(chǎn)品,包括:驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、線纜、連接器…等等,都需要具備較一般自動(dòng)化產(chǎn)品更強(qiáng)的耐震抗沖擊性能。目前應(yīng)用于風(fēng)電變槳領(lǐng)域的伺服電機(jī),普遍都集成重載連接器,并且大部分都還在使用分辨率較低的旋變 Resolver作為反饋,也就是因?yàn)檫@個(gè)道理。

  2、運(yùn)行工況

  風(fēng)電變槳的目的,是為了根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)節(jié)風(fēng)力氣流對(duì)槳葉的攻角,從而讓風(fēng)輪能夠持續(xù)獲得穩(wěn)定的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩和功率;而在風(fēng)力較大時(shí),它需要起到限制葉片力矩、減少發(fā)電機(jī)出力乃至制動(dòng)剎車的作用。從某種意義上說(shuō),變槳機(jī)構(gòu)其實(shí)是風(fēng)電系統(tǒng)的一個(gè)安全裝置。因此,變槳應(yīng)用中使用的伺服系統(tǒng)必須具備實(shí)時(shí)、安全、可靠…等這幾個(gè)方面的特性。

  不過(guò),風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)并不總是一帆風(fēng)順的,它有可能會(huì)受到來(lái)自風(fēng)力過(guò)大、發(fā)電機(jī)異常、備用電源故障…各類意外狀況的威脅。在這種情況下,為了確保機(jī)組設(shè)備的安全,系統(tǒng)須先啟動(dòng)收槳?jiǎng)幼魇癸L(fēng)機(jī)減速停轉(zhuǎn),然后讓葉片的槳距角回到安全位置,消除葉片對(duì)輪轂產(chǎn)生的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩,才能斷電停機(jī),這個(gè)過(guò)程通常為幾十秒。

  值得注意的是,上述這樣的安全功能通常是集成在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的,其目的在于讓“收槳”動(dòng)作可以不借助上位控制器由伺服驅(qū)動(dòng)自主完成;不僅如此,為了讓風(fēng)機(jī)即使在供電異常的情況下也能夠?qū)~收回到安全位置,變槳用伺服產(chǎn)品一般都會(huì)配有備用(直流)電源輸入端口;另外,上面提到的使用輔助編碼器準(zhǔn)確地測(cè)量風(fēng)葉槳距角,對(duì)于安全停機(jī)也是至關(guān)重要的。

  從應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的氣候地理?xiàng)l件和持續(xù)振動(dòng)的工作環(huán)境,到處理實(shí)時(shí)同步操作、測(cè)量角度位置反饋、實(shí)施安全控制策略...等,我們不難看出,在全生命周期都具備極度嚴(yán)格的可靠性,是風(fēng)電變槳伺服區(qū)別于通用型伺服產(chǎn)品的關(guān)鍵所在。它不僅應(yīng)確保風(fēng)機(jī)在日常發(fā)電過(guò)程中長(zhǎng)期穩(wěn)定的無(wú)故障運(yùn)行,還必須能在遇到緊急狀況時(shí)妥善地將槳葉收回到安全位置,從而幫助系統(tǒng)做到安全停機(jī)。

  畢竟,風(fēng)場(chǎng)往往處在偏遠(yuǎn)的內(nèi)陸、沿海地區(qū)或海上,而變槳伺服又總是運(yùn)行在幾十甚至上百米高的風(fēng)機(jī)輪轂中,運(yùn)營(yíng)維護(hù)的難度和成本都相當(dāng)之高,且任何小小的意外都有可能會(huì)帶來(lái)不可估量的損失。

  眾城卓越了解風(fēng)機(jī)制造商及運(yùn)營(yíng)商在變槳控制領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn),并一直致力于提供運(yùn)行可靠、性能優(yōu)良且免于維護(hù)的系統(tǒng),以便客戶的陸上和海上風(fēng)機(jī)達(dá)到最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。

  定制化開發(fā)了高性能變槳伺服驅(qū)動(dòng)器,不論是專門為實(shí)現(xiàn)客戶二次開發(fā)而設(shè)計(jì)的PD-C650,還是為標(biāo)準(zhǔn)變槳系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PD-C620,都具可靠性高、防護(hù)等級(jí)高等特性,集成了充電器、24V 電源、抱閘、溫度采集等模塊,使變槳系統(tǒng)更加容易設(shè)計(jì)和更加可靠。其中PD-C650同時(shí)開放了ARM芯片二次開發(fā)的平臺(tái),用戶可非常靈活定制開發(fā)所需功能,并可更好地保護(hù)核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

  

眾城卓越PD-C620全集成式變槳伺服驅(qū)動(dòng)器

眾城卓越PD-C620全集成式變槳伺服驅(qū)動(dòng)器

  ●適應(yīng)嚴(yán)苛的工作環(huán)境

  ●完善的控制方案

  ●高集成設(shè)計(jì)

  ●支持CANopen和Ethernet通訊

  ●多種安全緊急順槳策略

  ●狀態(tài)顯示功能,驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)輕松了解

  ●支持故障快照存儲(chǔ)功能

  ●靈活的編碼器反饋

  ●超寬的母線電壓工作范圍

  ●安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷

  2019年,眾城卓越推出一款高品質(zhì)交流同步伺服電機(jī),旨在滿足變槳系統(tǒng)的特殊需求。本產(chǎn)品符合行業(yè)內(nèi)電磁干擾、震動(dòng)沖擊、鹽霧、防腐等型式試驗(yàn)要求,適用于酷熱、嚴(yán)寒氣候及海上地區(qū),在這些苛刻的環(huán)境條件下仍能夠長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

眾城卓越變槳電機(jī)

眾城卓越變槳電機(jī)

  

  憑借創(chuàng)新的設(shè)計(jì),這款新型變槳電機(jī)可靠性高,維護(hù)成本低。它與眾城卓越變槳系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動(dòng)器配合使用,可以實(shí)現(xiàn)更高的效能和安全性。

眾城卓越變槳電機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

  眾城卓越不僅提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,還會(huì)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)

  快速而及時(shí)的服務(wù):

  通過(guò)以太網(wǎng)及伺服驅(qū)動(dòng)器的服務(wù),診斷可輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù);

  可靠性高,維護(hù)成本低

  優(yōu)化電磁設(shè)計(jì),確保轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速運(yùn)行區(qū)域最大,出現(xiàn)電網(wǎng)掉電時(shí),在后備電源供電情況下可以達(dá)到安全順槳所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速;

  自然冷卻,無(wú)需散熱風(fēng)扇,維護(hù)需求低低溫升設(shè)計(jì),抗退磁能力強(qiáng),延長(zhǎng)使用壽命;

  靈活定制化

  根據(jù)不同機(jī)型優(yōu)化電氣參數(shù),重新設(shè)計(jì)方案,確保最高性價(jià)比;

  根據(jù)不同用戶要求定制機(jī)械、電氣接口及零部件。

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